数控机床论文大全11篇

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数控机床是集高、精、尖技术于一体，集机、电、光、液于一身的高技术产物。具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点，在各个行业受到广泛欢迎，在使用方面，也是越来越受到重视。但由于它是集强、弱电于一体，数字技术控制机械制造的一体化设备，一旦系统的某些部分出现故障，就势必使机床停机，影响生产，所以如何正确维护设备和出现故障时能及时抢修就是保障生产正常进行的关键。

1.数控机床的维护

对于数控机床来说，合理的日常维护措施，可以有效的预防和降低数控机床的故障发生几率。

首先，针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案是很重要的。包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。

其次，在一般的工作车间的空气中都含有油雾、灰尘甚至金属粉末之类的污染物，一旦他们落在数控系统内的印制线路或电子器件上，很容易引起元器件之间绝缘电阻下降，甚至倒是元器件及印制线路受到损坏。所以除非是需要进行必要的调整及维修，一般情况下不允许随便开启柜门，更不允许在使用过程中敞开柜门。

另外，对数控系统的电网电压要实行时时监控，一旦发现超出正常的工作电压，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件的损坏。所以配电系统在设备不具备自动检测保护的情况下要有专人负责监视，以及尽量的改善配电系统的稳定作业。

当然很重要的一点是数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，要注意将电刷从直流电动机中取出来，以免由于化学腐蚀作用，是换向器表面腐蚀，造成换向性能受损，致使整台电动机损坏。这是非常严重也容易引起的故障。

2.数控机床一般的故障诊断分析

2.1检查

在设备无法正常工作的情况下，首先要判断故障出现的具置和产生的原因，我们可以目测故障板，仔细检查有无由于电流过大造成的保险丝熔断，元器件的烧焦烟熏，有无杂物断路现象，造成板子的过流、过压、短路。观察阻容、半导体器件的管脚有无断脚、虚焊等，以此可发现一些较为明显的故障，缩小检修范围，判断故障产生的原因。

2.2系统自诊断

数控系统的自诊断功能随时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况，立即在CRT上显示报警信息或用发光二级管指示故障的大致起因，这是维修中最有效的一种方法。近年来随着技术的发展，兴起了新的接口诊断技术，JTAG边界扫描，该规范提供了有效地检测引线间隔致密的电路板上零件的能力，进一步完善了系统的自我诊断能力。

2.3功能程序测试法

功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动变成的方法，编制成一个功能测试程序，送人数控系统，然后让数控系统运行这个测试程序，借以检查机床执行这些功能的准确定和可靠性，进而判断出故障发生的可能原因。

2.4接口信号检查

通过用可编程序控制器在线检查机床控制系统的接回信号，并与接口手册正确信号相对比，也可以查出相应的故障点。

2.5诊断备件替换法

随着现代技术的发展，电路的集成规模越来越大技术也越来越复杂，按常规方法，很难把故障定位到一个很小的区域，而一旦系统发生故障，为了缩短停机时间，在没有诊断备件的情况下可以采用相同或相容的模块对故障模块进行替换检查，对于现代数控的维修，越来越多的情况采用这种方法进行诊断，然后用备件替换损坏模块，使系统正常工作，尽最大可能缩短故障停机时间。

上述诊断方法，在实际应用时并无严格的界限，可能用一种方法就能排除故障，也可能需要多种方法同时进行。最主要的是根据诊断的结果间接或直接的找到问题的关键，或维修或替换尽快的恢复生产。3数控机床故障诊断实例

由于数控机床的驱动部分是强弱电一体的，是最容易发生问题的。因此将驱动部分作简单介绍：驱动部分包括主轴驱动器和伺服驱动器，有电源模块和驱动模块两部分组成，电源模块是将三相交流电有变压器升压为高压直流，而驱动部分实际上是个逆变换，将高压支流转换为三相交流，并驱动伺服电机，完成个伺服轴的运动和主轴的运转。因此这部分最容易出故障。以CJK6136数控机床和802S数控系统的故障现象为例，主要分析一下控制电路与机械传动接口的故障维修。

如在数控机床在加工过程中，主轴有时能回参考点有时不能。在数控操作面板上，主轴转速显示时有时无，主轴运转正常。分析出现的故障原因得该机床采用变频调速，其转速信号是有编码器提供，所以可排除编码器损坏的可能，否则根本就无法传递转速信号了。只能是编码器与其连接单元出现问题。两方面考虑，一是可能和数控系统连接的ECU连接松动，二是可能可和主轴的机械连接出现问题。由此可以着手解决问题了。首先检查编码器与ECU的连接。若不存在问题，就卸下编码器检查主传动与编码器的连接键是否脱离键槽，结果发现就是这个问题。修复并重新安装就解决了问题。

数控机床故障产生的原因是多种多样的，有机械问题、数控系统的问题、传感元件的问题、驱动元件的问题、强电部分的问题、线路连接的问题等。在检修过程中，要分析故障产生的可能原因和范围，然后逐步排除，直到找出故障点，切勿盲目的乱动，否则，不但不能解决问题。还可能使故障范围进一步扩大。总之，在面对数控机床故障和维修问题时，首先要防患于未燃，不能在数控机床出现问题后才去解决问题，要做好日常的维护工作和了解机床本身的结构和工作原理，这样才能做到有的放矢。

参考文献

[1]陈蕾、谈峰，浅析数控机床维护维修的一般方法［J］，机修用造，2004（10）

[2]邱先念，数控机床故障诊断及维修[J]，设备管理与维修，2003（01）

[3]王超，数控机床的电器故障诊断及维修[J]，芜湖职业技术学院学报，2003（02）

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数控机床是集高、精、尖技术于一体，集机、电、光、液于一身的高技术产物。具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点，在各个行业受到广泛欢迎，在使用方面，也是越来越受到重视。但由于它是集强、弱电于一体，数字技术控制机械制造的一体化设备，一旦系统的某些部分出现故障，就势必使机床停机，影响生产，所以如何正确维护设备和出现故障时能及时抢修就是保障生产正常进行的关键。

1.数控机床的维护

对于数控机床来说，合理的日常维护措施，可以有效的预防和降低数控机床的故障发生几率。

首先，针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案是很重要的。包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。

其次，在一般的工作车间的空气中都含有油雾、灰尘甚至金属粉末之类的污染物，一旦他们落在数控系统内的印制线路或电子器件上，很容易引起元器件之间绝缘电阻下降，甚至倒是元器件及印制线路受到损坏。所以除非是需要进行必要的调整及维修，一般情况下不允许随便开启柜门，更不允许在使用过程中敞开柜门。

另外，对数控系统的电网电压要实行时时监控，一旦发现超出正常的工作电压，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件的损坏。所以配电系统在设备不具备自动检测保护的情况下要有专人负责监视，以及尽量的改善配电系统的稳定作业。

当然很重要的一点是数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，要注意将电刷从直流电动机中取出来，以免由于化学腐蚀作用，是换向器表面腐蚀，造成换向性能受损，致使整台电动机损坏。这是非常严重也容易引起的故障。

2.数控机床一般的故障诊断分析

2.1检查

在设备无法正常工作的情况下，首先要判断故障出现的具置和产生的原因，我们可以目测故障板，仔细检查有无由于电流过大造成的保险丝熔断，元器件的烧焦烟熏，有无杂物断路现象，造成板子的过流、过压、短路。观察阻容、半导体器件的管脚有无断脚、虚焊等，以此可发现一些较为明显的故障，缩小检修范围，判断故障产生的原因。

2.2系统自诊断

数控系统的自诊断功能随时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况，立即在CRT上显示报警信息或用发光二级管指示故障的大致起因，这是维修中最有效的一种方法。近年来随着技术的发展，兴起了新的接口诊断技术，JTAG边界扫描，该规范提供了有效地检测引线间隔致密的电路板上零件的能力，进一步完善了系统的自我诊断能力。

2.3功能程序测试法

功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动变成的方法，编制成一个功能测试程序，送人数控系统，然后让数控系统运行这个测试程序，借以检查机床执行这些功能的准确定和可靠性，进而判断出故障发生的可能原因。

2.4接口信号检查

通过用可编程序控制器在线检查机床控制系统的接回信号，并与接口手册正确信号相对比，也可以查出相应的故障点。

2.5诊断备件替换法

随着现代技术的发展，电路的集成规模越来越大技术也越来越复杂，按常规方法，很难把故障定位到一个很小的区域，而一旦系统发生故障，为了缩短停机时间，在没有诊断备件的情况下可以采用相同或相容的模块对故障模块进行替换检查，对于现代数控的维修，越来越多的情况采用这种方法进行诊断，然后用备件替换损坏模块，使系统正常工作，尽最大可能缩短故障停机时间。

上述诊断方法，在实际应用时并无严格的界限，可能用一种方法就能排除故障，也可能需要多种方法同时进行。最主要的是根据诊断的结果间接或直接的找到问题的关键，或维修或替换尽快的恢复生产。3数控机床故障诊断实例

由于数控机床的驱动部分是强弱电一体的，是最容易发生问题的。因此将驱动部分作简单介绍：驱动部分包括主轴驱动器和伺服驱动器，有电源模块和驱动模块两部分组成，电源模块是将三相交流电有变压器升压为高压直流，而驱动部分实际上是个逆变换，将高压支流转换为三相交流，并驱动伺服电机，完成个伺服轴的运动和主轴的运转。因此这部分最容易出故障。以CJK6136数控机床和802S数控系统的故障现象为例，主要分析一下控制电路与机械传动接口的故障维修。

如在数控机床在加工过程中，主轴有时能回参考点有时不能。在数控操作面板上，主轴转速显示时有时无，主轴运转正常。分析出现的故障原因得该机床采用变频调速，其转速信号是有编码器提供，所以可排除编码器损坏的可能，否则根本就无法传递转速信号了。只能是编码器与其连接单元出现问题。两方面考虑，一是可能和数控系统连接的ECU连接松动，二是可能可和主轴的机械连接出现问题。由此可以着手解决问题了。首先检查编码器与ECU的连接。若不存在问题，就卸下编码器检查主传动与编码器的连接键是否脱离键槽，结果发现就是这个问题。修复并重新安装就解决了问题。

数控机床故障产生的原因是多种多样的，有机械问题、数控系统的问题、传感元件的问题、驱动元件的问题、强电部分的问题、线路连接的问题等。在检修过程中，要分析故障产生的可能原因和范围，然后逐步排除，直到找出故障点，切勿盲目的乱动，否则，不但不能解决问题。还可能使故障范围进一步扩大。总之，在面对数控机床故障和维修问题时，首先要防患于未燃，不能在数控机床出现问题后才去解决问题，要做好日常的维护工作和了解机床本身的结构和工作原理，这样才能做到有的放矢。

参考文献

[1]陈蕾、谈峰，浅析数控机床维护维修的一般方法［J］，机修用造，2004（10）

[2]邱先念，数控机床故障诊断及维修[J]，设备管理与维修，2003（01）

[3]王超，数控机床的电器故障诊断及维修[J]，芜湖职业技术学院学报，2003（02）

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如果在机械部分，首先应该检查导轨副。因为移动部件所受的摩擦阻力主要是来自导轨副，如果导轨副的动、静摩擦系数大，且其差值也大，将容易造成爬行。尽管数控机床的导轨副广泛采用了滚动导轨、静压导轨或塑料导轨，如果导轨间隙调整不好，仍会造成爬行或振动。对于静压导轨副应着重检查静压是否到位，对于塑料导轨可检查有否杂质或异物阻碍导轨副运动，对于滚动导轨则应检查预紧措施是否良好。关注导轨副的也有助于分析爬行问题，导轨副状态不好，导轨的油不足够，致使溜板爬行。这时，添加油，且采用具有防爬作用的导轨油是一种非常有效的措施。这种导轨油中有极性添加剂，能在导轨表面形成一层不易破裂的油膜，从而改善导轨的摩擦特性防止爬行。

其次，要检查进给传动链。因为在进给系统中，伺服驱动装置到移动部件之间必定要经过由齿轮、丝杠螺母副或其他传动副所组成的传动链。定位精度下降、反向间隙增大也会使工作台在进给运动中出现爬行。通过调整轴承、丝杠螺母副和丝杠本身的预紧力，调整松动环节，调整补偿环节，都可有效地提高这一传动链的扭转和拉压刚度（即提高其传动刚度），对于提高运动精度，消除爬行非常有益；另外传动链太长，传动轴直径偏小，支承座的刚度不够也是引起爬行的因素。因此，在检查时也要考虑这些方面是否有缺陷，逐个排查。

二、分析进给伺服系统原因与对策

如果故障原因在进给伺服系统，则需分别检查伺服系统中各有关环节。数控机床的爬行与振动问题属于速度问题，与进给速度密切相关，所以也就离不开分析进给伺服系统的速度环，检查速度调节器故障一是给定信号，二是反馈信号，三是速度调节器自身故障。根据故障特点（如振动周期与进给速度是否成比例变化）检查电动机或测速发电机表面是否光整；还可检查系统插补精度是否太差，检查速度环增益是否太高；与位置控制有关的系统参数设定有无错误；伺服单元的短路棒或电位器设定是否正确；增益电位器调整有无偏差以及速度控制单元的线路是否良好，应对这些环节逐项检查、分类排除。

三、其它因素

有时故障既不是机械部分的原因，又不是进给伺服系统的原因，有可能是其它原因如编程误差。如FANUC6M系统数控机床在一次切削加工时出现过载爬行。经过仔细核查，发现电动机故障引起过载，更换电动机过载消除，可爬行还是存在。先从机床着手寻找故障原因，结果核实传动链没问题，又查进给伺服系统确认无故障，随后对加工程序进行检查，发现工件曲线的加工，采用细微分段圆弧逼近来实现，而在编程中用了G61指令，也即每加工一段就要进行一次到位停止检查，从而使机床出现爬行现象，将G61改为G64指令连续切削，爬行消除。

如果故障既有机械部分的原因，又有进给伺服系统的原因，很难分辨出引起这一故障的主要矛盾，这是制约我们迅速查出故障原因的重要因素。面对这种情况，要进行多方面的检测，运用机械、电气、液压等方面的综合知识，采取综合分析判断，排除故障。

数控机床是技术密集和知识密集的设备，故障现象是多样的，其表现形式也没有简单的规律可遵循，这就要求维修的技术人员要有电子技术、计算机技术、电气自动化技术、检测技术、机械理论与实践技术、液压与气动等较全面的综合技术知识，还要求具有综合分析和解决问题的能力。

参考文献：

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1.3产业技术相关的转变模式。产业技术的转变主要涉及到两种因素，一种是科学技术的发展，一种是社会的进步与人们的需求。在产业技术转变模式的研究中，部分学者认为科学技术的进步是决定产业技术转变的主要因素，技术的研究和开发能够推动产业的发展，而另外一部分学者则是认为社会的发展与人们对于产品的需求才是产业技术转变的主要动力。在实际的产业技术发展中，离不开科学技术的进步，更离不开社会大众的需求，认清两者之间的关系，才能够不断地进行创新，使产业技术走上正确的发展道路。

2、实现我国数控机床行业技术创新的路径

2.1正确定位我国数控机床行业所面对的产品。数控机床行业所面对的产品，应当改变过往的定位模式，摒弃以前以低价来获得市场竞争力的方法。为了能够改变这一现状，我国的制造业需要引进更为先进的大型数控机床设备，以此来为企业制造服务。企业应当能够重新审视我国的市场对于产品的需求，掌握市场对产品需求的变化规律，明确影响产品在市场中竞争力的因素，以此来开拓更为广阔的市场。做好正确的产品定位，就能够选用更为合适的数控机床，并且运用更为先进的数控机床行业技术，以此来实现技术的创新。产品的定位应当以市场需求的预测为主，而不能只是跟随他人的脚步，那样永远只能落后一步，而无法实现创新。

2.2选择以集成创新为主的技术路线。所谓的集成创新，就是企业自主地控制产业创新的整个过程，通过自主地研究开发新技术，来组成数控机床产业创新的核心。集成创新不仅要求企业能够及时地引进先进的设备，更需要具有专业技能的人才。并且集成创新周期较长，需要企业内部的技术人员进行密切的配合，通过对数控机床行业技术的深入研究，对技术创新方案进行深刻的探讨，集合整个技术开发团队的智慧，研究出具有先进技术含量和创新特色的产品；另外，集成创新需要企业有大量的资金投入，从外部技术源获得必要的知识产权、所需的元件或子系统，以保证研究工作的顺利进行。

2.3结合国家、企业、学校、科研院各方面的力量共同实现技术创新。数控机床行业技术创新由于涉及到的学科众多，对于技术开发人员的要求极高，并且要有大量的资金、人力、物力、时间的投入。因此，仅仅依靠企业来进行技术的创新，是很难做到的，换言之，仅仅依靠高校、科研院也无法完全实现技术的创新。而要想完成创新的任务，就必须使产业、学校、科研院进行相应的结合，再加之国家的政策、资金方面的支持，使多方面的力量能够融合到一起，使各个不同领域的人才进行技术上的交流，共同研究开发具有创新性的数控机床行业技术，并且能够实现其实用性，促进技术产品的产业化，尽快地将科学技术转化为社会大众所需要的产品，完成以科学技术促进社会经济发展的目标。

2.4壮大装备制造行业的规模。目前，我国的数控机床行业正在不断地发展过程中，涉及到该产业的企业也非常多，然而，能够在市场竞争中具有较强的竞争力，能够自主实现技术创新的企业却非常少，大多数的企业规模小、技术落后、研究开发能力薄弱，技术创新的实现较为困难，难以形成强大的竞争力与国外的数控机床企业进行抗衡。因此，各个数控机床企业应当联合到一起，形成大规模的产业集群，多个企业的联合，不仅能够实现生产力的大幅度提升，还能够实现人才的相互融合，推动行业技术的创新，促进数控机床行业的飞速发展。

篇（5）

构建以太网监控网络对数控系统的要求

机床以太网监控网络要求数控系统在硬件上具有以太网功能，即具有以太网卡或快速以太网卡，在“软件”方面则要求CNC具有内置的以太网函数。其内部通讯处理机制如图2所示。对于内置以太网卡，通讯过程的处理是通过CNC的CPU。这就意味着CNC的运行条件会影响内置以太网卡的通讯，相应地，内置以太网卡的通讯状况也会影响CNC的处理过程。

内置以太网函数的处理优先级低于如下操作：自动循环或手动方式下每个主轴的运动控制。因此，在自动运行期间，通讯速度将会降低。另一方面，由于内置以太网函数的优先级高于CNC的屏幕显示操作、C语言执行器(除高级任务)、宏命令执行器(除执行宏)。在执行内置以太网的通讯时，这些操作将会被延时处理。

由以太网方式联接的网络传输速度明显地较串口高，每秒传输速率可以达到10M、100M。并且，由于加工中心的CNC系统内置了一些函数接口，使以太网联接可以实现控制计算机和数控系统的直接通讯。也就是说，在这种方式下不但可以实现通讯数据的快速传输，而且可以在主控计算机端自动获得完全的设备信息、生产信息、远程控制加工中心，为自动化生产创造更完备的条件。

数控机床网络控制系统要更好的适应生产的需要，在传统DNC软件的功能基础上还需具备四个功能模块：NC程序管理模块、现场监控模块、远程监控模块以及基于Internet进行远程访问的数据通信部分。

功能模块

NC程序管理模块

NC程序作为加工过程中重要资源之一，对其进行高效的数据化管理已经成为DNC软件不可缺少的一部分。NC程序的管理根据管理目标对象，分为对程序进行生命周期内的管理和NC程序内部信息管理。

在本模块中对NC程序的整个生命周期进行了严格的管理，从NC程序的生成到消亡都提供一套严格的管理手段。在不同时期，对NC程序的状态可设置为编辑、审核、定型三种，其工作过程如图3所示。程序的最初状态是可以自由编辑的，经过审核後可以开始进行试加工。而程序一旦经试切验证完成后就到达定型状态，不能再进行编辑，直至消亡。

对NC程序的内部属性进行管理主要包括程序号、程序注释、零件图号、所加工的零件号、加工工序号、加工范围、机床、用户信息等进行管理。在本系统中可对程序根据图号、零件名称、工序、机床等进行多种条件的复合查寻，同时对加工程序编辑历程、所用刀具清单、工艺卡片等进行管理。

现场监控模块

现场监控模块是实现远程监控系统的基础。通过五类线或超五类线与具有以太网功能的数控机床直接联接，可以实现控制、监测和对数控机床的诊断。此外，目前市场上有一些软件生产商把只具有串口通讯功能的加工中心以以太网方式甚至是无线方式联接。这两种方式在本质上是区别于以太网联接的，它们只是通过转接口变换了联接方式，将串行数据转变成以太网方式传输，其通讯的瓶颈依然存在于串口通讯。但这种做法可以克服工厂施工条件恶劣、布线不便等问题。

本模块与CNC进行通讯，可以实时采集数控机床的加工状态、联网状态、刀具信息、操作履历，以及对刀具寿命进行管理。并且通过一定的权限确认，可以在线修改各种设备参数和运行参数，从而实现底层设备的完全监控。通过对采集到的工况数据进行处理，可以及时获取加工业绩、机床利用率等生产管理所需要的数据，如图4所示。

远程监控模块

远程监控模块是利用计算机技术和网络技术，提供广域范围内共享资源的平台，并为实时监测监控、故障诊断提供支持。用户可以随时通过网络查询设备运行状态以及设备现场的工况，对生产过程进行实时的远程监控，如图5所示。甚至可以将机床的梯形图传送至远程的控制主机，用梯形图实施机床故障的远程诊断。为保证生产的安全性，梯形图必须用密码保护，以防无关人员修改。

基于Internet的数据通讯模块

由于生产状况的千变万化，生产过程中会出现很多随机的情况，因此不同地点、不同部门的专业人员要对同一设备进行工作，就需要有一个自由交流的平台，通过网络实现信息交互、经验交流，最终实现设备的远程监控。本模块在基于网络技术的基础上，为客户提供了文字交流的平台，如图6所示。

FANUC系统的以太网功能是通过以太网卡或FANUC快速以太网卡遵循TCP/IP协议实现的。网络控制软件要与数控机床进行正常通讯，需进行以下设置：

设置控制计算机侧的TCP/IP协议；

设置CNC侧的以太网卡和内置以太网函数；

物理连接个人计算机和CNC。

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数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物,是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比,其优越性是显而易见的,不仅零件加工精度高,产品质量稳定,且自动化程度极高,可减轻工人的体力劳动强度,大大提高了生产效率,特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。但我们要清醒地认识到,能否达到数控机床以上所述的优点,还要看操作者在生产中能不能恰当、正确地使用。下面从操作者的角度来谈一下数控机床使用中应注意的事项,以保证数控机床的优越性得以充分发挥。下载论文

1.提高操作人员的综合素质

数控机床的使用比使用普通机床的难度要大,因为数控机床是典型的机电一体化产品,它牵涉的知识面较宽,即操作者应具有机、电、液、气等更宽广的专业知识,因此对操作人员提出的素质要求是很高的。目前一个不可忽视的现象是数控机床的用户越来越多,但机床的利用率却不高,当然有时是生产任务不饱满,但还有一个更为关键的因素是数控操作人员素质不够高,碰到一些问题不知如何处理,特别是新购机床,由于电子元器件的质量问题,以及运输中受到的振动等因素影响,在正式投产3～6个月内数控系统出现一些故障现象,往往在维修手册中是查不到的,也可能以前从未遇到过,这就要求使用者具有较高的素质,能冷静对待问题,头脑清醒,现场判断能力强,当然还应具有较扎实的数控基础等。一般情况下,新购机床时机床厂家会为用户提供技术培训的机会,时间虽然不长,但他们的针对性很强,用户应予以重视,所送人员应包括以后的机床操作者。操作人员综合素质的提高不是一时二时的事,而要抓长久,在日后的使用中应不断积累,还有一个值得一试的办法是走访一些同类机床的老用户,他们有很强的实践经验,最有发言权,可请求他们的帮助,让他们为操作者进行一定的培训,这是短时间内提高操作人员综合素质最有效的办法。

2.遵循正确的操作规程

不管什么机床,它都有一套自己的操作规程。它既是保证操作人员安全的重要措施之一,也是保证设备安全、产品质量等的重要措施。使用者必须按照操作规程正确操作,如果机床在第一次使用或长期没有使用时,先使其空转几分钟,使用中注意开机、关机的顺序和注意事项(如开机后首先要用手动或用程序指令自动回参考点),这些对初学者尤其应引起足够重视,因为他们缺乏相应的操作培训,往往在这方面容易犯错。

3.创造一个良好的使用环境

随着科学技术的进步,一般来说,数控机床的使用环境没有什么苛刻要求,可放置于普通机床一样的生产车间。话虽然这么说,但由于数控机床中含有大量的电子元件,它们最怕阳光直接照射,也怕潮湿和粉尘、振动等,这些均可使电子元件受到腐蚀变坏或造成元件间的短路,引起机床运行不正常,这些一般在安装机床时就已经注意了。对于使用者而言,主要是注意周围环境的保护,比如说下雨天,就要注意不要将雨伞带到生产现场,更换鞋子等。

4.尽可能提高机床的开动率

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2典型故障的诊断与排除方法

2.1常规检查法①报警处理:数控系统发生故障时，一般在操作面板上给出故障信号和相应的信息。通常系统的操作手册或调整手册中都有详细的报警内容和处理方法。同时可以利用操作面板或编程器根据电路图和PLC程序，查出相应的信号状态，按逻辑关系找出故障点进行处理。②无报警或无法报警的故障处理:当系统无法运行，停机或系统没有报警但工作不正常时，需要根据故障发生前后的系统状态信息，运用已掌握的理论基础，进行分析，做出正确的判断。这种利用可编程控制器进行PLC中断状态分析，其中断原因以中断堆栈的方式记忆。

例如：一台SCHIESSVMG67轴五连动数控机床，采用西门子840D系统其可编程控制器S7300在运行中产生中断故障，利用系统诊断中断堆栈的方法可以十分迅速的找到故障原因，通过SIMATICManager访问这一功能，选择菜单功能PLC->Diagnostic/setting->ModuleInformation->DiagnosticBuffer，可打开诊断缓冲器，诊断缓冲器中按先后顺序存储着所有可用于系统诊断的事件。选中了一个事件后，在“DtailsonEvent"信息框中可以看到关于该事件的详细说明：事件（ID）代号和事件号、块类型和号码，根据事件，如导致该事件的指令的相对STL行地址。单击〖HelponEvent〗按钮，可打开事件帮助信息窗口。单击〖OpenBlock〗按钮，可在线打开CPU中出现中断的块，如利用这种方法在实际维修工作中是十分迅速有效的。维修人员应当充分熟悉系统的自诊断功能的一些特殊处理方法。这样就会少走弯路，较快排除故障。

2.2初始化法一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次清除故障;若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除。

例如：一台德国PFH100KW-6米数控龙门铣镗床采用西门子840C数控系统，由于系统工作存贮区混乱，开关后只定在一个初始化界面，系统根本无法进入，一般性复位无效，必须对系统进行初始化清除，就采用了初始化复位法，进入〖startup〗菜单->利用〖generalresetmodeinformationonstartup〗->选择〖endgenresetmode〗进行这种特殊的复位法之后，系统才能重启进行正常操作，故障解除。

2.3参数修正法在数控机床维修中，有时要利用某些参数来调整机床，有些参数要根据机床的运行状态进行必要的修正，这种方法与机械维修相配合是十分有效的。例如：一台法国Forestφ250数控落地镗采用NUM1060系统爬行严重，虽进行了X轴导轨的大修但此方向立柱的运行仍无法满足加工要求，原因是前导轨已经严重研伤，在机械调节能力有限的基础上试着进行参数更改，将P21Servo-systemloopgaincoefficient伺服系统的位置环增益系数逐渐修调，NUM机床参数的设置步骤及操作方法介绍如下：①上电后按软键Fll-SELECTTHEUTILITY②选择0项ACCESSTOUTILITYPROGRAMMES③选择第5项SETUPDATA④这时出现画面WARNINGMACHINECONTROLWILLBESTOPPEDWHENCHANGINGPARAMETESOK?(Y/N)，键人Y字母⑤出现画面MACHINESETUPDATA0DISPLAY1CHANGE……，如果更改请键入1⑥出现PARAMETER?如果更改参数P21则键入P21⑦出现该参数后将光标移到字按#键入参数值回车即可⑧按键CTRL+XOff系统复位退出参数设定即可

经多次调试P21数值由950最终降为700后机床爬行故障得到好转，保证了生产的进行。所以维修人员要多查资料多了解机床各种参数的意义及参数更改的方法。这样就可以在机械调节能力一定的基础上通过修改NC数据使机床的性能得到更好更大的发挥，提高它的加工精度。

3数控机床电气、液压和冷却系统的保养

3.1电气系统的保养

3.1.1清除电气柜内的积灰，保持电路板、电气元件表面干净。由于环境温度过高，数控柜内一般都要加装空调装置。安装空调后，数控系统的可靠性有明显的提高。

3.1.2机床周围电器检查机床各部件之间连接导线、电缆不得被腐蚀与破损，发现隐患后及时处理，以防止短路、断路。紧固好接线端子和电器元件上的压线螺钉，使接线头牢固可靠。

3.1.3机床电源检查数控系统供电是否正常，电压波动是否在允许范围之内，整个数控电气系统接地是否良好可靠。接地可靠是系统防止干扰、工作可靠的保证。

例如：一台美国AB的10×40米数控车铣床在调试过程中发现，机床通讯经常突然中断很异常，通过检查发现电控框屏蔽层接地不好，使程序信号受干扰引起失真，是导致上述问题的原因，将电缆屏蔽层、机床配电柜元器件良好接地后故障排除。

3.2液压系统的保养要定期对油箱内的油液进行更换，且有时机床油号的选择也要由工作现场的环境温度，油路系统不同而定。定期检查更换密封件，清洗油箱和管路，防止液压系统泄漏。检查系统的噪声、振动、压力、温度等是否正常，将故障排除在萌芽状态。

3.3冷却系统保养检查导轨油箱的油量，油泵是否能定时启动、停止。定期检查油泵、清洗过滤器、油箱、更换油。如切削液太脏，应清洗切削液箱、更换切削液。在使用过程中，因此，要求除了掌握数控机床的性能及精心操作外，还要注意消除各种不利的影响因素。

应该强调的是，虽然数控机床的系统种类繁多，但是各类数控机床的保养方法基本相同。只要操作者与维修人员做到认真操作，精心维护，就可以及时发现和消除隐患，减少维修费用，从而保证了数控机床更长时间安全可靠的运行，切实贯彻了设备管理以防为主的主导思想，从而有效的保证和提高了企业的经济效益。

摘要:数控机床作为一种高精度自动化设备，其能否安全可靠运行，在很大程度上取决于机床的正确使用和日常维护，为了保证机床长期安全平稳运行，降低维修费用，及时发现和消除隐患，从而提高企业的经济效益。笔者就数控机床的维护与保养通过日常工作中的典型故障着重提出以下几种实用的诊断、维修及保养方法供大家参考。

关键词:数控机床自动化诊断维护保养效益

参考文献:

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1数控机床的故障诊断技术

①数控系统自诊断。开机自诊断数控系统在通电开机后，都要运行开机自诊断程序，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。运行自诊断运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。

②在线诊断和离线诊断。在线诊断是指通过数控系统的控制程序，在系统处于正常运行状态下，实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输入输出和其他外部装置进行自检，并显示状态信息、故障信息。脱机诊断当数控系统出现故障时，需要停机进行检查，这就是脱机诊断。脱机诊断的目的是修复系统的错误和定位故障，将故障定位在最小的范围。

远程诊断实现远程诊断的数控系统，必须具备计算机网络功能。因此，远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家，数控机床出现故障后，通过机床厂家的专业人员远程诊断，快速确诊故障。

2数控机床故障的实用诊断方法

①诊断常用的仪器、仪表及工具万用表－可测电阻、交、直流电压、电流。

相序表－可检测直流驱动装置输入电流的相序。转速表－可测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据。钳形电流表－可不断线检测电流。测振仪－是振动检测中最常用、最基本的仪器。短路追踪仪－可检测电气维修中经常碰到的短路故障现象。逻辑测试笔－可测量数字电路的脉冲、电平。IC测试仪－用于数控系统集成电路元件的检测和筛选。工具－弹头钩形扳手、拉锥度平键工具、弹性手锤、拉卸工具等。

②诊断用技术资料主要有：数控机床电气说明书，电气控制原理图，电气连接图，参数表，PLC程序，编程手册，数控系统安装与维修手册，伺服驱动系统使用说明书等。数控机床的技术资料非常重要，必须参照机床实物认真仔细地阅读。一旦机床发生故障，在进行分析的同时查阅相关资料。

③故障处理。故障软故障－由调整、参数设置或操作不当引起硬故障－由数控机床（控制、检测、驱动、液气、机械装置）的硬件失效引起。

故障处理对策除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源，应保持故障现场。从机床外观、CRT显示的内容、主板或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按系统复位键，观察系统的变化，报警是否消失。如消失，说明是随机性故障或是由操作错误引起的。如不能消失，把可能引起该故障的原因罗列出来，进行综合分析、判断，必要时进行一些检测或试验，达到确诊故障的目的。

篇（9）

前言

提高机床精度有两种方法。一种是通过提高零件设计、制造和装配的水平来消除可能的误差源，称为误差防止法(errorprevention)。该方法一方面主要受到加工母机精度的制约，另一方面零件质量的提高导致加工成本膨胀，致使该方法的使用受到一定限制。另一种叫误差补偿法(errorcompensation)，通常通过修改机床的加工指令，对机床进行误差补偿，达到理想的运动轨迹，实现机床精度的软升级。研究表明，几何误差和由温度引起的误差约占机床总体误差的70%，其中几何误差相对稳定，易于进行误差补偿。对数控机床几何误差的补偿，可以提高整个机械工业的加工水平，对促进科学技术进步，提高我国国防能力，继而极大增强我国的综合国力都具有重大意义。

1几何误差产生的原因

普遍认为数控机床的几何误差由以下几方面原因引起：

1.1机床的原始制造误差

是指由组成机床各部件工作表面的几何形状、表面质量、相互之间的位置误差所引起的机床运动误差，是数控机床几何误差产生的主要原因。

1.2机床的控制系统误差

包括机床轴系的伺服误差（轮廓跟随误差），数控插补算法误差。

1.3热变形误差

由于机床的内部热源和环境热扰动导致机床的结构热变形而产生的误差。

1.4切削负荷造成工艺系统变形所导致的误差

包括机床、刀具、工件和夹具变形所导致的误差。这种误差又称为“让刀”，它造成加工零件的形状畸变，尤其当加工薄壁工件或使用细长刀具时，这一误差更为严重。

1.5机床的振动误差

在切削加工时，数控机床由于工艺的柔性和工序的多变，其运行状态有更大的可能性落入不稳定区域，从而激起强烈的颤振。导致加工工件的表面质量恶化和几何形状误差。

1.6检测系统的测试误差

包括以下几个方面：

（1）由于测量传感器的制造误差及其在机床上的安装误差引起的测量传感器反馈系统本身的误差；

（2）由于机床零件和机构误差以及在使用中的变形导致测量传感器出现的误差。

1.7外界干扰误差

由于环境和运行工况的变化所引起的随机误差。

1.8其它误差

如编程和操作错误带来的误差。

上面的误差可按照误差的特点和性质，归为两大类：即系统误差和随机误差。

数控机床的系统误差是机床本身固有的误差，具有可重复性。数控机床的几何误差是其主要组成部分，也具有可重复性。利用该特性，可对其进行“离线测量”，可采用“离线检测——开环补偿”的技术来加以修正和补偿，使其减小，达到机床精度强化的目的。

随机误差具有随机性，必须采用“在线检测——闭环补偿”的方法来消除随机误差对机床加工精度的影响，该方法对测量仪器、测量环境要求严格，难于推广。

2几何误差补偿技术

针对误差的不同类型，实施误差补偿可分为两大类。随机误差补偿要求“在线测量”，把误差检测装置直接安装在机床上，在机床工作的同时，实时地测出相应位置的误差值，用此误差值实时的对加工指令进行修正。随机误差补偿对机床的误差性质没有要求，能够同时对机床的随机误差和系统误差进行补偿。但需要一整套完整的高精度测量装置和其它相关的设备，成本太高，经济效益不好。文献[4]进行了温度的在线测量和补偿，未能达到实际应用。系统误差补偿是用相应的仪器预先对机床进行检测，即通过“离线测量”得到机床工作空间指令位置的误差值，把它们作为机床坐标的函数。机床工作时，根据加工点的坐标，调出相应的误差值以进行修正。要求机床的稳定性要好，保证机床误差的确定性，以便于修正，经补偿后的机床精度取决于机床的重复性和环境条件变化。数控机床在正常情况下，重复精度远高于其空间综合误差，故系统误差的补偿可有效的提高机床的精度，甚至可以提高机床的精度等级。迄今为止，国内外对系统误差的补偿方法有很多，可分为以下几种方法：

2.1单项误差合成补偿法

这种补偿方法是以误差合成公式为理论依据，首先通过直接测量法测得机床的各项单项原始误差值，由误差合成公式计算补偿点的误差分量，从而实现对机床的误差补偿。对三坐标测量机进行位置误差测量的当属Leete,运用三角几何关系,推导出了机床各坐标轴误差的表示方法,没有考虑转角的影响。较早进行误差补偿的应是Hocken教授，针对型号Moore5-Z(1)的三坐标测量机，在16小时内，测量了工作空间内大量的点的误差，在此过程中考虑了温度的影响，并用最小二乘法对误差模型参数进行了辨识。由于机床运动的位置信号直接从激光干涉仪获得，考虑了角度和直线度误差的影响，获得比较满意的结果。1985年G.Zhang成功的对三坐标测量机进行了误差补偿。测量了工作台平面度误差，除在工作台边缘数值稍大，其它不超过1μm，验证了刚体假设的可靠性。使用激光干涉仪和水平仪测量得的21项误差，通过线性坐标变换进行误差合成，并实施了误差补偿。X-Y平面上测量试验表明，补偿前,在所有测量点中误差值大于20μm的点占20％，在补偿后，不超过20％的点的误差大于2μm，证明精度提高了近10倍。

除了坐标测量机的误差补偿以外，数控机床误差补偿的研究也取得了一定的成果。在1977年Schultschik教授运用矢量图的方法，分析了机床各部件误差及其对几何精度的影响，奠定了机床几何误差进一步研究的基础。Ferreira和其合作者也对该方法进行了研究，得出了机床几何误差的通用模型,对单项误差合成补偿法作出了贡献。J.Nietal更进一步将该方法运用于在线的误差补偿,获得了比较理想的结果。Chenetal建立了32项误差模型，其中多余的11项是有关温度和机床原点误差参数，对卧式加工中心的补偿试验表明，精度提高10倍。Eung-SukLeaetal几乎使用了同G.Zhang一样的测量方法，对三坐标Bridgeport铣床21项误差进行了测量，运用误差合成法得出了误差模型，补偿后的结果分别用激光干涉仪和Renishaw的DBB系统进行了检验，证明机床精度得以提升。

2.2误差直接补偿法

这种方法要求精确地测出机床空间矢量误差，补偿精度要求越高，测量精度和测量的点数就要求越多，但要详尽地知道测量空间任意点的误差是不可能的，利用插值的方法求得补偿点的误差分量，进行误差修正，该种方法要求建立和补偿时一致的绝对测量坐标系。

1981年,Dufour和Groppetti在不同的载荷和温度条件下，对机床工作空间点的误差进行了测量,构成误差矢量矩阵,获得机床误差信息。将该误差矩阵存入计算机进行误差补偿。类似的研究主要有A.C.Okaforetal，通过测量机床工作空间内，标准参考件上多个点的相对误差，以第一个为基准点，然后换算成绝对坐标误差，通过插值的方法进行误差补偿，结果表明精度提高了2～4倍。Hooman则运用三维线性（LVTDS）测量装置,得到机床空间27个点的误差（分辨率0.25μm，重复精度1μm），进行了类似的工作。进一步考虑到温度的影响，每间隔1.2小时测量一次，共测量8次，对误差补偿结果进行了有关温度系数的修。这种方法的不足之处是测量工作量大，存储数据多。目前，还没有完全合适的仪器，也限制了该方法的进一步运用和发展。

2.3相对误差分解、合成补偿法

大多数误差测量方法只是得到了相对的综合误差，据此可以从中分解得到机床的单项误差。进一步利用误差合成的办法，对机床误差补偿是可行的。目前，国内外对这方面的研究也取得一定进展。

2000年美国Michigan大学JunNi教授指导的博士生ChenGuiquan做了这样的尝试，运用球杆仪(TBB)对三轴数控机床不同温度下的几何误差进行了测量，建立了快速的温度预报和误差补偿模型，进行了误差补偿。Christopher运用激光球杆仪（LBB），在30分钟内获得了机床的误差信息，建立了误差模型,在9个月的时间间隔内,对误差补偿结果进行了5次评价,结果表明，通过软件误差补偿的方法可

以提高机床的精度，并可保持精度在较长时间内不变。

误差合成法，要求测出机床各轴的各项原始误差，比较成熟的测量方法是激光干涉仪，测量精度高。用双频激光干涉仪进行误差测量，需时间长，对操作人员调试水平要求高。更主要的是对误差测量环境要求高，常用于三坐标测量机的检测，不适宜生产现场操作。相对误差分解、合成补偿法，测量方法相对简单，一次测量可获得整个圆周的数据信息，同时可以满足机床精度的检测和机床评价。目前也有不少的误差分解的方法，由于机床情况各异，难以找到合适的通用数学模型进行误差分解，并且对测量结果影响相同的原始误差项不能进行分解，也难以推广应用。误差的直接补偿法，一般以标准件为对照获得空间矢量误差，进行直接补偿，少了中间环节，更接近机床的实用情况。但获得大量的信息量需要不同的标准件，难以实现，这样补偿精度就受到限制。

在国内，许多研究机构与高校近几年也进行了机床误差补偿方面的研究。1986北京机床研究所开展了机床热误差的补偿研究和坐标测量机的补偿研究。1997年天津大学的李书和等进行了机床误差补偿的建模和热误差补偿的研究。1998年天津大学的刘又午等采用多体系统建立了机床的误差模型，给出了几何误差的22线、14线、9线激光干涉仪测量方法，1999年他们还对数控机床的误差补偿进行了全面的研究，取得了可喜的成果。1998年上海交通大学的杨建国进行了车床热误差补偿的研究。1996到2000年在国家自然科学基金和国家863计划项目的支持下，华中科技大学开展了对数控机床几何误差补偿以及基于切削力在线辩识的智能自适应控制的研究,取得了一些成果。

综上所述：进行数控机床的误差补偿，误差测量是关键，误差模型是基础。通过误差的补偿，可以有效的提高机床的精度，为提升我国制造业水平作贡献。

参考文献

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[18]李书和.数控机床误差补偿的研究[D].天津：天津大学,1996.

篇（10）

1.总体方案

本文设计的检测系统是利用数控机床及其控制系统,附加测头、摄像头、控制盒、计算机等装置组成的检测系统,其组成如图1所示。利用这个系统进行测量,其工作原理是利用摄像头捕捉数控机床屏幕上显示有坐标值的图像画面,再对捕捉到的图像进行处理,识别出坐标数值,间接得到被测点坐标,并在此基础上求得尺寸、形位误差值,以完成数据采集与数据处理,实现精密测量的功能。

本文选用图1所示的检测系统,是完全独立于机床之外的附加检测装置,对机床本身的性能没有影响。它是在不改变机床本体和原有功能的基础上,利用机床的X、Y、Z坐标移动性能,将刀具换成测量头测出工件上某点的位置。例如,要测量工件上A点到B点的距离,就相当于用对刀的方法确定A点坐标(xA,yA,zA)、B点坐标(xB,yB,zB),则A、B两点的距离为d=√x2+y2+z2,其中x=xA-xB;y=yA-yB;z=zA-zB。显然,这是一种通过测量点的坐标获取测量结果的方法。

2.硬件配置

系统的硬件包括测量头、控制盒及摄像头。

2.1测头

测头的基本功能是触发、瞄准和过零发讯。测头分为机械式、光电式、电气式三种。测头性能的好坏,决定着测量方式的难易、测量精度的高低。本文选用我国生产的应用极为广泛的硬线连接式导电式测头,它属于接触式测头,为通用型球头测头,能测定高度、槽宽、孔径和轮廓形状等。使用时,可以将测头半径和测出的数据输入到计算机中进行数据处理,然后自动输出被测值。测量方便、准确,易操作。

2.2控制盒

控制盒是本测量系统重要的硬件配置,是实现测量控制和数控机床与测量系统接口的关键装置。其性能的好坏直接影响测量系统的功能和可靠性。从测量系统的功能完善和先进性、实用性考虑,控制盒的核心控制部分选用80C51单片机与8255A接口芯片,通过编程实现测量系统的控制与通讯。控制盒工作过程如图2所示。当触头接触工件时,产生触发信号,触发器D接收到低电平信号,向单片机发出中断请求,通过程序实现延时功能,并通过8255A接口,使继电器1接通,打开摄像头,进行拍照。拍照完毕,继电器1断开,继电器2接通,控制伺服系统动作进行下一次测量。

2.3摄像头

将数控机床屏幕上带有坐标值的图像导入到计算机中,需要图像采集装置。本文选用的是Logitech快看视讯版TM网络摄像头,它具有高质量CMOS感应器,其静态和动态分辨率均达到640×480像素(VGA)。帧速度为:最高30帧/秒,图像清晰,可以满足测量系统的要求。

3.软件设计

软件设计的两个关键内容是字符识别及数据处理。

3.1字符识别

从数控机床屏幕图像中获取的坐标数值,首先须将摄像头拍到的图片文件转化为计算机可以处理的文本信息,此过程需要通过字符识别技术完成。字符识别算法分为三种:模板匹配法、特征法和笔画结构法。由于需识别的字符种类少,本文开发的软件系统中用了模板匹配法及特征法,借助VB编程实现。算法的主要过程如图3所示。

其中,预处理的目的是为特征提取及字符学习提供方便,主要运用平滑去噪、图像的二值化处理,使图像更清晰、准确。特征提取即提取字符特征模式作为区分字符的特征量。主要方法是利用细化骨架的方法提取字符骨架,然后利用穿线法获得单个字符的特征。运用此系统检测时,先对机床屏幕的显示字体进行学习,建立标准模板。将每一个单独的字符划分成A×B个像素(Pixels),字符的一些特征像素与标准模板比较,如果相似程度达到95%,那么,就可以认为该标准模板上的字符为所要识别的字符,逐一将要识别的这些字符进行判断分类和确认,最后得到识别结果。将其存入计算机,待数据处理时取用。

3.2数据处理

数据处理是针对离散采样数据点的集合,用一定的数学模型进行计算以获得测量结果的过程。由于应用本测量系统测得值均为一些要素表面离散点的坐标,要测出需要的几何元素误差值,需进行相应的数学推导。在评定尺寸误差时,借助了空间解析几何及向量知识对各种几何要素的测量给出了准确的计算公式。对于形位误差的测量,依据的原则为最小条件及最小二乘法。例如:对直线度误差的评定,依据最小二乘原理,根据测得的若干点的坐标,建立最小二乘线的方程y=ax+b,其中最小二乘线的参数a,b由式(1)求得:

将此直线方程化为一般式:

ax-y+b=0(2)

然后,求得各个测量点到该最小二乘线的距离

取Δ=2dmax,此为任意方向上的直线度误差。从而实现直线度检测功能。检测系统计算项目如图4所示。

4.测量实例

图5所示,待测公差项目是φ25孔轴线的直线度公差为φ0.005mm。利用此系统检测时,先将孔沿轴向划分为N个截面(本例取N=5),测得每一截面上,孔内表面上的三个点的坐标(见表1),根据三点定圆的原则,可以求得各截面圆对应的孔心位置,将此N个孔心的坐标xi,yi代入式(1),拟合最小二乘直线y=ax+b,将各圆心点的坐标代入式(3),即可求出各中心点到该直线的距离,那么,误差Δ2dmax。

篇（11）

近年来,数控机床大量用于制造业中,成为企业生产的关键设备,带来很大的效益;但是数控机床的先进性、复杂性、智能化高的特点,也使数控机床维护保养工作要求较高,出现的故障种类增多,诊断较为困难。

1合理地使用数控机床

1.1数控机床的工作场地选择

(1)避免阳光的直接照射和其它热辐射、避免太潮

湿或粉尘过多的场所,尽量在空调环境中使用,保持室温20℃左右。由于我国处于温带气候、受季风影响、温

度差异大,对于精度高、价格贵的数控机床,应置于有空调的房间中使用。(2)要避免有腐蚀气体的场所。因

腐蚀气体易使电子元件变质,或造成接触不良,或造成

元件短路,影响机床的正常运行。(3)要远离振动大的设备(如冲床、锻压设备等)。对于高精度的机床还应采用防振措施(如防振沟等)。(4)要远离强电磁干扰源,使

机床工作稳定。

1.2数控机床的电源

数控系统对电源要求较严,一般要求工作电压为220V±10%。针对我国供电工况,对于有条件的企业,可

为数控机床采取专线供电或增设稳压装置,以减少供电品质差的影响,为数控系统的正常运行提供有力保证。

1.3数控机床配置合适的自动编程系统

手工编程对于外形不太复杂或编程量不大的零件

程序,简单易行。当工件比较复杂时(如凸轮或多维空

间曲面等),手工编程周期长(数天或数周)、精度差、易

出错。因此,快速、准确地编制程序就成为提高数控机床使用率的重要环节;为此,有条件的用户最好配置必

要的自动编程系统,提高编程效率。

1.4数控机床配置必要的附件和刀具

为了充分发挥数控机床的加工能力,必须配备必要

的附件和刀具。切忌花了几十万元钱买来一台数控机床,因缺少一个几十元或几百元的附件或刀具而影响整

机的正常运行。由于单独签订合同购买附件的单价大大高于随同主机一起供货的附件单价,因此,有条件的企业尽量在购买主机时一并购置易损部件及其它附件。

1.5加工前的准备

加工前要审查工件的数控加工工艺性,应重视生

产技术准备工作(包括工件数控加工工艺分析、加工程

序编制、工装与刀具配置、原材料准备及试切加工等)

以缩短生产准备时间,充分提高数控机床的使用效率。

合理安排适合在数控机床加工的各种工件,安排好数控机床加工运转所需的节拍。

1.6为维修保养做好准备

建立一支高水平的维修队伍,保存好设备的完整

.数控机床的常见故障

2.1故障发生的阶段

故障是指设备或系统因自身原因而丧失规定功能的现象。发生故障具有相同的规律,一般分为三个区域:

(1)初期运行区,故障率较高,故障曲线呈上升趋势,此区故障多数属于设计制造和装配缺陷造成的。(2)正常

运行区,此时故障曲线趋近水平,故障率低,此区故障一

般是由操作和维护不良造成的偶发事故。(3)衰老区,此区故障率大,故障曲线上升快,主要原因是运行过久、机

件老化和磨损过度造成的。

2.2故障的分类

按结构分为机械和电气两类;按故障源分为机械故障和控制故障两类;就其数控系统而言分为硬件故障、软件故障、干扰故障三类。要判断是机械方面故障

还是控制系统故障,其分析方法是:先检查控制系统,

看程序能否正常运行,显示和其它功能键是否正常,有无报警现象等;再检查电机和检测元件,是否能正常运转,有无间歇或抖动现象,有无定位不准等问题。如果没有上述问题,则可初步判断故障原因在机械方面,着重检查传动环节。检查传动环节时应使电机断电,用手动并配合打表检查机器。

3.数控系统的常见故障分析

(1)位置环。这使数控系统发出控制指令,并与位

置检测系统的反馈值相比较,进一步完成控制任务的

关键环节;它有很高的工作频度,并与外设相联接,容易发生故障。常见的故障有:1)位控环报警:可能是测量回路开路,测量系统损坏,位控单元内部损坏。2)不

发指令就运动,可能是漂移过高,正反馈,位控单元故

障,测量元件损坏。3)测量元件故障,一般表现为无反馈值;机床回不了基准点;高速时漏脉冲产生报警,可

能的原因是光栅或读头脏了;光栅坏了。

(2)伺服驱动系统。它与电源电网、机械系统等相关联,工作中一直处于频繁的启动和运行状态,也是故

障多发部位。其主要故障有:1)系统损坏。一般由网络电压波动太大或电压冲击造成。地区电网质量不好,会给

机床带来电压超限,尤其是瞬间超限,若无专门的电压监控仪,则很难测到。在查找故障原因时,要加以注意,

还有一些是由于特殊原因造成的损坏。2)加工时工件表面达不到要求,走圆弧插补轴换向时出现凸台,电机低

速爬行或振动,这类故障一般是由于伺服系统调整不当,各轴增益系统不相等或与电机匹配不合适引起,解

决办法是进行最佳化调节。3)保险烧断,或电机过热,以至烧坏,这类故障一般是机械负载过大或卡死。

(3)电源部分。电源失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。一般在欧美国家,这类问

题较少,在设计方面的因素考虑的不多;但在中国由于电源波动较大、质量差,还隐藏有高频脉冲类的干扰,加上人为的因素(如突然拉闸断电等),这些原因可造成电源故障失控或损坏。再者,数控系统部分运行数

据、设定数据以及加工程序等一般存贮在RAM存贮器内,系统断电后依靠电源的后备蓄电池或锂电池保持。

因而,停机时间比较长,拔插电源或存贮器都可能造成数据丢失,使系统不能运行。

(4)可编程序控制器逻辑接口。数控系统的逻辑控制(如刀库管理,液压启动等),主要由PLC实现,必须采

集各控制点的状态信息(如断电器,伺服阀,指示灯等),它与外界繁多的各种信号源和执行元件相连接,

变化频繁,发生故障的可能性较多,故障类型较多。

(5)其它。由于环境条件,例如干扰,温度,湿度超过允许范围,操作不当,参数设定不当,都可能造成停

机或故障。不按操作规程拔插线路板,或无静电防护措施等,也可能造成停机故障甚至毁坏系统。

4常见故障的排除方法

(1)初始化复位法。一般情况下,由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依次清

除故障;若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱,则必须对系统进行初始化清除,清除前应注意作好数据拷贝记录;若初始化后故障仍无排除,则需进行硬件诊断。

(2)参数更改、程序更正法。系统参数是系统功能的依据,参数设定有误可能造成系统的故障或某功能

无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机,对此可以采用系统的块搜索功能进行检查,改正所有错误,确保正常运行。

(3)调节、最佳化调整法。调节简单易行的办法,可通过对电位计的调节,修正系统故障。通过调节速度调

节器的比例系数和积分时间,可使伺服系统达到既有较高的动态响应特性,又不发生振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下,根据经验,先正向调节使电机起振,然后向反向慢慢调节,直到消除震荡即可。

(4)备件替换法。采用好的备件替换诊断出的坏线路板,并做相应的初始化启动,使机床迅速投入正常运转,

然后将坏板修理或返修,这是目前最常用的排故办法。

(5)改善电源质量法。目前一般采用稳压电源,以改善电源波动。对于高频干扰可用电容滤波法,通过这

些预防性措施可减少电源板的故障。

(6)维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际工作中属于设计缺陷造成的偶然故障,可以不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员,以此做为故障排除的依据,有利于正确彻底地排除故障。

础上已设计了一套新型应力应变测试系统,该系统集

数据采集和处理功能于一体,减少了中间环节,操作更便捷、更简单且测试结果更精确[22]。

结束语

SHPB装置是研究材料动载特性的理想工具,SHPB

测试装置的发展是力学、材料学、计算机等技术在应用

领域的综合集成。各学科的协同发展将有力地推动

SHPB技术应用范围的扩大以及SHPB测试技术的提高。

参考文献

[1]马哓青.冲击动力学[M].北京:北京理工大学出版社,1992.